鈾水冶工藝-62-酸性、堿性溶液中鈾的沉淀與過濾課件

7.3酸性溶液中沉淀鈾

浸出液經(jīng)離子交換或溶劑萃取處理后所得到的淋洗液或反萃取液，通常是鈾濃度較高的酸性溶液(其鈾濃度為幾至幾十g·L-1)，其中仍含有少量鐵、鋁、鉬、釩、磷等雜質(zhì)。生產(chǎn)上通常采用加堿(氨水、氫氧化鈉、石灰或氧化鎂)中和的辦法，從酸性溶液中沉淀鈾，以制取鈾的化學(xué)濃縮物或純的重鈾酸銨。7.3酸性溶液中沉淀鈾浸出液經(jīng)離子交1

酸性溶液中六價(jià)鈾以鈾酰離子(UO22+)的形式存在。當(dāng)往溶液中加堿中和余酸，使pH值上升到2.3左右時(shí)，鈾酰離子便開始水解而沉淀;當(dāng)pH>6.5時(shí)，鈾則以重鈾酸鹽的形式全部沉淀出來。這時(shí)溶液中的大多數(shù)金屬雜質(zhì)(如鐵、鋁等)也隨鈾一起沉淀出來。幾種常見金屬的氫氧化物沉淀pH范圍列于表7-1。現(xiàn)以氨水(NH3·H2O)中和硫酸鈾酰溶液為例，說明沉淀過程的主要化學(xué)反應(yīng)和影響因素。酸性溶液中六價(jià)鈾以鈾酰離子(UO22+2表7-1幾種常見金屬氫氧化物的沉淀pH值范圍氫氧化物pH值開始沉淀(離子初始濃度1mol·L-1)完全沉淀(殘留離子濃度＜10-6mol·L-1)開始溶解Fe(OH)3U(OH)4Th(OH)4UO2(OH)2Al(OH)3Cr(OH)3Cu(OH)2Zn(OH)2Fe(OH)2Mg(OH)2Ca(OH)21.631.702.502.283.583.804.215.806.628.7011.633.633.204.005.285.565.807.218.809.5211.7014.65－－－－＞11－－＞10－－－表7-1幾種常見金屬氫氧化物的沉淀pH值范圍氫氧化物pH值37.3.1沉淀過程的主要化學(xué)反應(yīng)酸堿中和：H2SO4+2NH4OH→(NH4)2SO4+H2O(7-13)鈾的沉淀：2UO2SO4+6NH4OH→(NH4)2U2O7↓+2(NH4)2SO4+3H2O(7-14)雜質(zhì)的沉淀：Fe2(SO4)3+6NH4OH→2Fe(OH)3↓+3(NH4)2SO4(7-15)Al2(SO4)3+6NH4OH→2Al(OH)3↓+3(NH4)2SO4(7-16)7.3.1沉淀過程的主要化學(xué)反應(yīng)47.3.2沉淀過程的影響因素

沉淀效果的好壞主要是從沉淀效率的高低和沉淀物顆粒的大小這兩方面來衡量的，而沉淀效果又取決于沉淀的pH值、溫度、時(shí)間、攪拌強(qiáng)度、原始溶液的組成以及沉淀劑的種類等一系列因素，沉淀?xiàng)l件的選擇是否恰當(dāng)，對(duì)于沉淀效率、沉淀物的質(zhì)量和物理性能有很大的影響。7.3.2沉淀過程的影響因素沉淀效5（1）pH值

pH值是影響沉淀效率和產(chǎn)品質(zhì)量的主要因素。當(dāng)沉淀最終pH值＜6.5時(shí)，鈾沉淀不完全，當(dāng)pH值＞8時(shí)，則不僅多消耗氨水，而且使沉淀漿體過濾速度變慢，所以生產(chǎn)上沉淀的最終pH值一般控制在7左右。氨水的加入速度對(duì)沉淀效果也有很大影響。若在一個(gè)槽子里加入氨水將溶液迅速地中和到pH=7，則容易造成局部過堿，沉淀顆粒很細(xì)。因此，生產(chǎn)上進(jìn)行間歇沉淀時(shí)，應(yīng)緩慢地加入氨水，使pH值逐漸升高到7。

（1）pH值6若在幾個(gè)串聯(lián)的槽子里進(jìn)行連續(xù)沉淀時(shí)，一般將氨水分幾個(gè)槽子加入，使pH值依次增高，直到最后一個(gè)槽子pH值達(dá)到7左右，這樣既便于控制調(diào)節(jié)，又有利于獲得顆粒較大的沉淀物。在分段控制pH值進(jìn)行連續(xù)沉淀時(shí)，各段pH值范圍選擇得適當(dāng)與否，對(duì)重鈾酸銨中硫酸根的含量有很大的影響。若在幾個(gè)串聯(lián)的槽子里進(jìn)行連續(xù)沉淀時(shí)，一般將氨水分幾個(gè)槽子加入7試驗(yàn)研究與生產(chǎn)實(shí)踐都表明，在pH=4～6的范圍內(nèi)易生成堿式硫酸鈾酰沉淀

[(UO2)2(OH)2SO4·4H2O]，其反應(yīng)如下：2UO2SO4+2NH3·H2O+4H2O→(UO2)2(OH)2SO4·4H2O+(NH4)2SO4(7-17)如果沉淀過程能避開這一范圍，則可使產(chǎn)品的SO42-含量顯著降低。例如，當(dāng)沉淀pH值按2～2.5，4.5～5和6.5～7三段控制時(shí)，產(chǎn)品中SO42-含量高達(dá)11～13％。如控制第二、三段pH值分別為6.5～6.8和6.8～7時(shí)，產(chǎn)品中SO42-含量則降為1～3％。另外，穩(wěn)定地控制各段pH值也是獲得粗顆粒沉淀的重要條件之一。生產(chǎn)上有的水冶廠采用分級(jí)沉淀法，即先用石灰將溶液中和到pH=3～3.5，沉淀出大部分鐵和硫酸根，過濾去除鐵鈣渣，然后再加堿將溶液pH值提高到7使鈾沉淀出來。這樣可以預(yù)先分離出大部分鐵和硫酸根及部分磷、釩等雜質(zhì)，降低化學(xué)濃縮物中的雜質(zhì)含量，提高產(chǎn)品中鈾的含量。但是這種方法需要增加一道沉淀和過濾操作，使流程更加繁瑣，所以很少采用。試驗(yàn)研究與生產(chǎn)實(shí)踐都表明，在pH=4～6的范圍內(nèi)易生成堿式硫8(2)溫度沉淀溫度太低時(shí)，漿體粘度大，沉淀物粒度小，沉降過濾速度慢。溫度太高時(shí)，蒸汽耗量大，氨的揮發(fā)損失也大，重鈾酸銨的溶解度也稍有增加。所以沉淀溫度應(yīng)選擇適當(dāng)，生產(chǎn)上一般控制在50～65℃。加熱方式可以采用直接蒸汽加熱，也可用夾套和蛇形管進(jìn)行間接加熱。(2)溫度9(3)時(shí)間

沉淀過程除進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)外，還有沉淀的生成和沉降，所以沉淀時(shí)間既取決于化學(xué)反應(yīng)速度，又取決于鈾從液相轉(zhuǎn)移到固相的擴(kuò)散速度，往往擴(kuò)散速度比化學(xué)反應(yīng)速度慢得多。生產(chǎn)上沉淀時(shí)間一般在2h以上。(3)時(shí)間10(4)攪拌強(qiáng)度攪拌的作用在于使溶液與沉淀劑混合均勻，避免局部過堿，加快擴(kuò)散過程的速度。攪拌強(qiáng)度太小，溶液和沉淀劑不能均勻地混合；攪拌強(qiáng)度太大，不僅多消耗動(dòng)力，而且容易打碎已長大的沉淀顆粒，所以攪拌強(qiáng)度應(yīng)選擇適當(dāng)。(4)攪拌強(qiáng)度11(5)原液的組成

原液中鈾的濃度越高，則沉淀劑的單位消耗越少，鈾的沉淀效率越高，產(chǎn)品的質(zhì)量也越好。如果溶液中含有能同鈾生成可溶性絡(luò)合物的陰離子(如氟離子等)，則會(huì)影響鈾的沉淀效率。為了節(jié)約化學(xué)試劑，生產(chǎn)上一般都盡可能地返回利用過濾后的沉淀母液，用以配制淋洗劑或反萃取劑。在一定返回比的范圍內(nèi)，沉淀母液返回越多，試劑節(jié)約也越多，淋洗效率或反萃取效率也越高。但是超出一定的限度時(shí)，由于某些陰離子的大量積累，會(huì)使淋洗效率或反萃取效率顯著下降。因此，沉淀母液的返回應(yīng)控制適當(dāng)?shù)谋壤?，返回比的大小?yīng)通過實(shí)驗(yàn)來確定。(5)原液的組成12(6)沉淀劑沉淀劑的種類和質(zhì)量對(duì)沉淀效率、沉淀物的物理性能以及產(chǎn)品的質(zhì)量都有很大的影響。工業(yè)生產(chǎn)上，從酸性溶液中沉淀鈾可以采用的沉淀劑有氨(氨水或氣體氨)、燒堿、石灰或氧化鎂等。其中氨水應(yīng)用最為廣泛，因?yàn)樗鼉r(jià)廉易得、使用方便安全、控制容易，所得的重鈾酸銨經(jīng)煅燒后便分解，對(duì)后續(xù)加工毫無影響。氨水的不足之處是：氨含量一般只有20～25％，使用時(shí)會(huì)引進(jìn)大量水分，使溶液稀釋，體積增加；有時(shí)氨水中含有相當(dāng)數(shù)量的碳酸根，而碳酸根在中性介質(zhì)中能與鈾酰離子生成相當(dāng)穩(wěn)定而且易溶于水的三碳酸鈾酰絡(luò)離子[UO2(CO3)3]4-，因而影響鈾的沉淀效率。例如，當(dāng)氨水中碳酸根濃度約為10g·L-1時(shí)，沉淀母液的鈾含量可達(dá)30mg·L-1以上，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過規(guī)定的廢棄標(biāo)準(zhǔn)。(6)沉淀劑13

石灰和氧化鎂雖然價(jià)廉易得，而且沉淀時(shí)可以獲得顆粒大、易過濾的沉淀物，但其固液反應(yīng)速度較慢，使化學(xué)濃縮物中易混有未反應(yīng)完的石灰或氧化鎂，降低鈾的品位，因此它們僅適用于沉淀粗濃縮物。氫氧化鈉價(jià)格貴、腐蝕性較強(qiáng)、操作不安全、保存不方便，易吸收空氣中的水分和二氧化碳生成碳酸鈉而影響鈾的沉淀，而且易生成粘性泥狀產(chǎn)物，給過濾帶來較大困難。但是由于目前尚未找到更合適的沉淀劑，不論從酸性溶液中沉淀鈾還是從堿性溶液中沉淀鈾，它都是常用的一種沉淀劑。石灰和氧化鎂雖然價(jià)廉易得，而且沉淀時(shí)可147.4堿性溶液中沉淀鈾

堿浸液、離子交換過程的碳酸鈉淋洗液和溶劑萃取過程的Na2CO3反萃取液，比相應(yīng)的酸性溶液雜質(zhì)含量要低得多，從這些堿性溶液中沉淀鈾的工業(yè)方法主要有兩種：堿分解法(加入氫氧化鈉直接沉淀出重鈾酸鈉)和酸分解法(加酸酸化破壞碳酸根，然后加堿中和，沉淀出重鈾酸鹽)。此外，有的鈾工廠在處理鉀釩型礦石時(shí)，曾采用過生成釩酸鈾酰鈉(NaUO2VO4·nH2O)的方法。7.4堿性溶液中沉淀鈾堿浸液、離子157.4.1堿分解法在含有過剩Na2CO3和NaHCO3的堿性溶液中，六價(jià)鈾以三碳酸鈾酰鈉([Na4UO2(CO3)3])的形式存在。當(dāng)把氫氧化鈉加入含鈾碳酸鹽溶液時(shí)，氧氧化鈉首先與NaHCO3發(fā)生如下反應(yīng)而使溶液pH值上升，反應(yīng)式為：NaHCO3+NaOH→Na2CO3+H2O

(7-18)如加入過量的氫氧化鈉使溶液pH值大于12時(shí)，溶液中的三碳酸鈾酰鈉便分解生成重鈾酸鈉沉淀，其反應(yīng)式為：2Na4[UO2(CO3)3]+6NaOH→Na2U2O7↓+6Na2CO3+3H2O(7-19)7.4.1堿分解法16

從含鈾3g·L-1或更高的堿性溶液中沉淀鈾時(shí)，氫氧化鈉一般過量5～6g·L-1，有時(shí)為了提高鈾的沉淀效率，氫氧化鈉過量可達(dá)20g·L-1左右。由于三碳酸鈾酰絡(luò)離子([UO2(CO3)3]4-)相當(dāng)穩(wěn)定，用堿分解法要使鈾完全沉淀比較困難，所以沉淀母液中鈾的剩余濃度比較高(約0.1g·L-1)。但因母液經(jīng)碳酸化后可返回作溶浸劑，故鈾的回收率并不受影響。為了提高鈾的沉淀效率，也可以在沉淀鈾之前，先使溶液與返回的黃餅混合，以增加溶解的鈾量，然后再加氫氧化鈉沉淀出黃餅。從含鈾3g·L-1或更高的堿性溶液中沉17

釩對(duì)鈾的沉淀有強(qiáng)烈的抑制作用，當(dāng)溶液中含有2～3g·L-1V2O5時(shí)，鈾便沉淀不下來。這時(shí)需在沉淀鈾之前預(yù)先去除釩，或者采用其他方法回收鈾。溫度也是影響碳酸鹽溶液堿法分解的一個(gè)重要因素，它不僅影響鈾的沉淀效率，而且影響產(chǎn)品的物理性能。溫度低時(shí)，鈾沉淀比較完全，但生成的沉淀物顆粒小，難過濾洗滌，影響產(chǎn)品的純度。所以堿分解過程通常是在加熱條件下(70～90℃)進(jìn)行的。但沉淀溫度不宜過高，否則會(huì)影響鈾的沉淀效率。釩對(duì)鈾的沉淀有強(qiáng)烈的抑制作用，當(dāng)溶液中含18堿分解法的最大優(yōu)點(diǎn)是母液可以再生循環(huán)使用。因?yàn)閴A分解時(shí)，溶液中含有碳酸鈉和過剩的氫氧化鈉，可利用煙道氣中的CO2中和母液中過量的NaOH生成碳酸鈉，并將母液中的部分碳酸鈉轉(zhuǎn)化成碳酸氫鈉，其反應(yīng)式如下：2NaOH+CO2

→Na2CO3+H2O(7-20)Na2CO3+CO2+H2O→2NaHCO3

(7-21)碳化后只要補(bǔ)加適量的Na2CO3和NaHCO3便可返回浸出。但是，堿分解法僅適用于鈾濃度較高(U>2.5g·L-1)，而Na2CO3、NaHCO3濃度不高以及釩濃度較低的堿性溶液。堿分解法的最大優(yōu)點(diǎn)是母液可以再生循環(huán)使用。因?yàn)閴A分解時(shí)，溶液197.4.2酸分解法用硫酸將含鈾堿性溶液酸化到pH=3～4時(shí)，碳酸鈉、碳酸氫鈉和三碳酸鈾酰鈉都發(fā)生分解，反應(yīng)式如下：Na2CO3+H2SO4→Na2SO4+H2O+CO2↑

(7-22)2NaHCO3+H2SO4→Na2SO4+2H2O+2CO2↑

(7-23)Na4[UO2(CO3)3]+3H2SO4→UO2SO4+2Na2SO4+3H2O+3CO2↑(7-24)7.4.2酸分解法20

加熱并煮沸溶液，趕走CO2，然后用氨水、氫氧化鈉或氧化鎂中和到pH=6.5～7.0，便沉淀出重鈾酸鹽。酸分解過程可采用間歇操作，也可以采用連續(xù)操作。分解過程的pH值、溫度和時(shí)間等工藝參數(shù)對(duì)于不同的操作過程可以有所不同。一般先是酸化到pH=3左右，在70～80℃的溫度下煮沸1～2h，然后加堿中和到pH=7左右，在80℃左右的溫度下攪拌2h，即完成沉淀。加熱并煮沸溶液，趕走CO2，然后用氨水21

酸分解法可以定量地回收鈾，但是堿性溶液中原有的鐵、鋁等雜質(zhì)也隨鈾大量沉淀下來。采用酸分解法不僅碳酸鈉和碳酸氫鈉要用酸全部破壞，而且酸化后的溶液又要用堿來中和，因而試劑消耗很大。所以，酸分解法僅適用于處理鈾濃度較高的堿性溶液(如碳酸鈉的反萃取液)，因?yàn)檫@時(shí)鈾的回收比堿性試劑的回收和循環(huán)使用更為重要。酸分解法可以定量地回收鈾，但是堿性溶液22從堿性淋洗液中回收鈾時(shí)，也有采用酸分解-過氧化氫沉淀法，即先用硫酸將堿性淋洗液酸化到pH=2，加熱破壞剩余的碳酸鹽，然后加入過氧化氫沉淀出過氧化鈾，其反應(yīng)式如下：UO22++H2O2+nH2O→UO4·nH2O↓+2H+(7-25)隨著反應(yīng)的進(jìn)行，攪拌10min，然后用氨調(diào)整pH=3～4，再攪拌1h左右，進(jìn)行過濾、洗滌、干燥，便得到過氧化鈾產(chǎn)品。該法的優(yōu)點(diǎn)是產(chǎn)品質(zhì)量好，鈾含量高(72～76％)，釩、鉬、鉀、鈉、鐵、SO42-和CO等雜質(zhì)含量低，密度大(比氨沉淀法大約1.25倍)，易過濾、洗滌、干燥，沉淀母液鈾含量低(≤2mg·L-1)，以及操作方便、控制容易等。缺點(diǎn)是沉淀劑過氧化氫比較貴，使其應(yīng)用受到限制。從堿性淋洗液中回收鈾時(shí)，也有采用酸分解-過氧化氫沉淀法，即先237.5沉淀物的過濾和過濾設(shè)備

過濾是一種分離懸浮液中固體顆粒的有效方法。過濾是采用多孔隙的介質(zhì)（即過濾介質(zhì)，例如：濾布）進(jìn)行固-液分離的方法，在過濾介質(zhì)兩邊的壓力差作用下，液體通過過濾介質(zhì)成為濾液（清液），全部固體顆粒被截留在過濾介質(zhì)上成為濾餅。過濾可以得到含水較低的濾餅和不含固體的濾液。與其它固液分離方法比較，過濾不能按固體顆粒的粒度分級(jí)，但是消耗能量比較低。由于過濾介質(zhì)的孔隙容易被固體細(xì)顆粒阻塞，因此過濾方法比較適合固體顆粒的粒度較大或固體含量較低的漿體。7.5沉淀物的過濾和過濾設(shè)備過濾是一24

由于懸浮液中固體顆粒大小不一，在大多數(shù)情況下，過濾介質(zhì)不能完全阻止細(xì)小微粒通過，故在過濾開始時(shí)濾液往往呈渾濁狀。但是小于濾孔的微粒在濾孔中會(huì)發(fā)生“架橋”現(xiàn)象，因而在過濾一段時(shí)間后，它們能將細(xì)小微粒截住，只讓液體通過而得到清液。事實(shí)上，在用濾布作介質(zhì)時(shí)，逐漸增厚的濾餅將起到超過濾介質(zhì)的作用。常用的過濾介質(zhì)有帆布、斜紋布、毛織的呢絨以及合成纖維布等。濾布的選擇應(yīng)根據(jù)懸浮液的性質(zhì)，如其中固體顆粒的大小、液體的腐蝕性以及操作溫度等確定。由于懸浮液中固體顆粒大小不一，在大多數(shù)25過濾的方法可以分為：（1）重力過濾，即深層濾床過濾。采用沉降的固體顆粒作為過濾介質(zhì)，形成濾床或?yàn)V層，例如：砂濾，被過濾的固液混合物中的固體顆粒沉積在粒狀濾料床的內(nèi)部。這種方法對(duì)于溶液中固體顆粒小而少（固體含量小于1000mg·L-1）的濾液比較合適。（2）真空過濾。

采用真空泵造成過濾介質(zhì)（例如：濾布）兩邊的壓力差進(jìn)行過濾，適用于液固比小而固體顆粒較細(xì)的漿體。

過濾的方法可以分為：26

（3）加壓過濾。采用高壓空氣造成過濾介質(zhì)（例如：濾布）兩邊的壓力差進(jìn)行過濾。由于過濾過程對(duì)濾餅有壓榨作用，可以得到含水較低的濾餅。這種方法對(duì)固體顆粒較細(xì)，粘而難過濾的物料比較合適。（4）離心過濾。

利用離心力造成過濾介質(zhì)（例如：濾布）兩邊的壓力差進(jìn)行過濾。離心過濾的推動(dòng)力強(qiáng)，分離速度比較快。

（3）加壓過濾。27

過濾設(shè)備種類很多，有板框壓濾機(jī)、廂式隔膜壓濾機(jī)、帶式過濾機(jī)和圓筒真空過濾機(jī)等，鈾工業(yè)常用的過濾設(shè)備是板框壓濾機(jī)和圓筒真空過濾機(jī)。對(duì)于浸出礦漿的過濾，一般采用真空過濾的過濾機(jī)。對(duì)于鈾產(chǎn)品（黃餅）的過濾，一般采用加壓過濾的過濾機(jī)，例如：板框壓濾機(jī)；也可以采用離心過濾的過濾機(jī)。對(duì)于沉降性能較差的沉淀漿體，過濾前可加入適當(dāng)量的絮凝劑，但是要避免絮團(tuán)吸附水量過多，造成濾餅含水量增加。過濾設(shè)備種類很多，有板框壓濾機(jī)、廂式隔膜287.5.1真空過濾機(jī)

筒型（轉(zhuǎn)鼓）過濾機(jī)、盤式過濾機(jī)和水平帶式過濾機(jī)。轉(zhuǎn)鼓過濾機(jī)該機(jī)已經(jīng)大量用于鈾礦加工，不僅在堿法浸出工廠用于浸出渣的過濾和洗滌，而且也用于酸法浸出流程，特別是用于CCD系統(tǒng)的末段濃密機(jī)的底流脫水或兩段浸出過程級(jí)間的固液分離。轉(zhuǎn)鼓過濾機(jī)是一個(gè)安裝濾布的圓柱形轉(zhuǎn)鼓，在轉(zhuǎn)鼓的不同部分分別進(jìn)行礦漿過濾、脫水成餅、洗滌和卸濾餅的操作。轉(zhuǎn)鼓的25~50%浸沒在礦漿槽中，利用鼓內(nèi)的真空度不斷抽吸懸浮固體的礦漿進(jìn)行過濾。轉(zhuǎn)鼓過濾機(jī)按濾布安裝位置可以分為外濾式和內(nèi)濾式，內(nèi)濾式轉(zhuǎn)鼓過濾機(jī)可以借助礦石顆粒的沉降作用，適用于沉降性能好的礦漿，但是結(jié)構(gòu)復(fù)雜、更換濾布十分麻煩。

7.5.1真空過濾機(jī)筒型（轉(zhuǎn)鼓）過濾機(jī)、盤29

外濾式轉(zhuǎn)鼓過濾機(jī)按濾餅卸料方式可以分為刮刀式、折帶式和繩帶式。在鈾工業(yè)中使用的外濾式轉(zhuǎn)鼓過濾機(jī)多數(shù)為刮刀卸料。外濾式轉(zhuǎn)鼓過濾機(jī)的處理量可達(dá)3~5t·m-2·d-1，最大的外濾式轉(zhuǎn)鼓過濾機(jī)的轉(zhuǎn)鼓直徑為3.35m，長度為5m，過濾面積50m2。但是，它不適合過濾泥質(zhì)礦漿，這是因?yàn)榧?xì)泥容易堵塞孔隙，造成處理量下降，如果過濾機(jī)在固定的過濾時(shí)間內(nèi)形成的濾餅層厚度小于5mm，則難以卸料。外濾式轉(zhuǎn)鼓過濾機(jī)按濾餅卸料方式可以分為30圓筒過濾機(jī)圓筒真空過濾機(jī)的主要部件是回轉(zhuǎn)圓筒，筒的表面有許多孔眼，外面包有濾布。圓筒置于濾漿槽內(nèi)，下半部浸于濾漿中，上半部露于槽外。槽內(nèi)有攪拌器使濾漿攪拌均勻，不讓懸浮固體沉于槽底。轉(zhuǎn)筒內(nèi)部隔成若干彼此互不相通的扇形格子。圓筒轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，這些扇形格子通過稱為分配頭的專門機(jī)構(gòu)，分別與真空管線、洗滌水管線、壓縮空氣管線等接通或斷開，從而達(dá)到抽吸濾液、吸干濾液、吹松濾餅和洗滌濾布等目的。圓筒過濾機(jī)31

過濾操作過程一般分五個(gè)區(qū)域，即過濾、吸干、洗滌、吹松和濾布洗凈。當(dāng)圓筒轉(zhuǎn)至過濾區(qū)時(shí)，圓筒內(nèi)部的扇形格子與真空相連，濾液通過轉(zhuǎn)筒上的濾布被吸入排液管而排出。當(dāng)圓筒轉(zhuǎn)至吸干區(qū)時(shí)，扇形格子內(nèi)仍為負(fù)壓，將濾餅內(nèi)剩余的濾液吸干。然后圓筒轉(zhuǎn)至洗滌區(qū)，這時(shí)洗滌水噴灑在濾餅上進(jìn)行洗滌，在真空作用下被吸入格子室，經(jīng)排出管排出。當(dāng)圓筒轉(zhuǎn)至吹松區(qū)時(shí)，扇形格子與壓縮空氣相通，將濾餅吹松以便于卸料。當(dāng)圓筒轉(zhuǎn)到刮刀處，濾餅便被刮落。最后圓筒轉(zhuǎn)到濾布洗凈區(qū)，把壓縮空氣或蒸汽通入扇形格子內(nèi)將濾布洗凈，使其復(fù)原。

過濾操作過程一般分五個(gè)區(qū)域，即過濾32圓筒真空過濾機(jī)的給料濃度不能太稀，否則過濾效率很差。所以沉淀漿體在過濾前需進(jìn)行濃密。濃密機(jī)的溢流用板框壓濾機(jī)進(jìn)行檢查過濾，有時(shí)還用過濾機(jī)進(jìn)行第二次檢查過濾，以防止極細(xì)的鈾沉淀物的損失。濃密機(jī)的底流借助于空氣提升器或隔膜泵抽至圓筒真空過濾機(jī)。圓筒真空過濾機(jī)的材質(zhì)根據(jù)過濾物料的腐蝕性能進(jìn)行選擇，例如在硫酸銨介質(zhì)中可采用鋼板襯膠，濾布可用毛織細(xì)呢或人造纖維。圓筒真空過濾機(jī)的給料濃度不能太稀，否則過濾效率很差。所以沉淀33盤式過濾機(jī)盤式過濾機(jī)是由固定在中心轉(zhuǎn)動(dòng)軸上的圓形過濾盤（可以多達(dá)15個(gè)）構(gòu)成，每個(gè)圓盤由8~30個(gè)餅形盤組成，餅形盤數(shù)量取決于過濾機(jī)的直徑。盤式過濾機(jī)按圓盤的安置方式分為立盤式和水平盤式兩種，目前最大的立盤式過濾機(jī)的過濾面積達(dá)到200m2。立盤式過濾機(jī)的濾餅不能進(jìn)行盤上洗滌，只能采用稀釋洗滌的方法洗滌濾餅。水平盤式過濾機(jī)占地面積比較大。盤式過濾機(jī)34水平帶式過濾機(jī)

在早期的鈾礦加工廠中浸出礦漿的過濾主要采用轉(zhuǎn)鼓或盤式過濾機(jī)，但是由于洗滌效果差，到20世紀(jì)60年代后期，在歐洲特別是法國開始研制水平帶式過濾機(jī)。20世紀(jì)70年代中期，過濾面積達(dá)120m2的水平帶式過濾機(jī)在南非的Millsite鈾廠開始使用。1985年9月，我國上饒鈾礦也進(jìn)行了25m2的水平帶式過濾機(jī)的工業(yè)試驗(yàn)。水平帶式過濾機(jī)35

水平帶式過濾機(jī)的基本結(jié)構(gòu)見圖7-2。水平帶式過濾機(jī)的核心部分是轉(zhuǎn)動(dòng)輪帶動(dòng)的排水帶，排水帶的下部安裝了幾個(gè)真空盒，排水帶可以在真空盒上面滑動(dòng)，在排水帶與真空盒之間有低磨擦力材料制成的密封隔離層。濾布安裝在排水帶上，濾液和洗水進(jìn)入真空盒，濾餅隨濾布移動(dòng)依次通過洗滌和干燥，在轉(zhuǎn)動(dòng)輪處自動(dòng)卸料，濾布用水沖洗干凈后繼續(xù)用于過濾，收集濾布洗滌水用于洗滌濾餅或稀釋進(jìn)料礦漿。相互分隔的真空盒使濾餅分為礦漿過濾區(qū)和洗滌區(qū)，浸出液和洗水可以分別收集，從而可以實(shí)現(xiàn)逆流洗滌。水平帶式過濾機(jī)的基本結(jié)構(gòu)見圖7-2。水361—浸出液儲(chǔ)槽；2-洗水儲(chǔ)槽；3-真空盒；4-排水帶；5-濾布；6-濾布洗滌；7-真空泵；8-尾渣輸送帶圖7-2水平帶式過濾機(jī)的基本結(jié)構(gòu)1—浸出液儲(chǔ)槽；2-洗水儲(chǔ)槽；3-真空盒；4-排水帶；5-濾37

水平帶式過濾機(jī)與轉(zhuǎn)鼓過濾機(jī)比較的主要優(yōu)點(diǎn)是：洗滌效果比較高，可以達(dá)到96%~99%；可以處理粗粒礦漿（轉(zhuǎn)鼓過濾機(jī)要求礦漿中固體顆粒必須處于懸浮狀態(tài)）。水平帶式過濾機(jī)進(jìn)料礦漿的液固比一般為1:1，洗滌后的卸料濾餅含水率為25~35%，每t干礦需要的洗水量為0.25~1.3m3。有效的絮凝作用可以大大提高水平帶式過濾機(jī)的過濾性能，因此選擇合適的絮凝劑也是很重要的。對(duì)于某些洗滌效果特別差的濾餅，需要采用再制漿洗滌。水平帶式過濾機(jī)與轉(zhuǎn)鼓過濾機(jī)比較的主要優(yōu)387.5.2壓濾機(jī)

壓濾機(jī)是在過濾介質(zhì)的一面施加高于大氣壓的壓力，另一面保持常壓的條件下進(jìn)行過濾。對(duì)于難過濾的物料，用真空過濾機(jī)過濾難以達(dá)到需要的壓力差，不能達(dá)到要求的過濾速度時(shí)，壓濾是唯一可以采用的方法，用加壓過濾機(jī)處理細(xì)顆粒的粘性物料有明顯的優(yōu)越性，壓濾可以增加過濾速度，但是由于帶壓卸渣（濾餅）的困難，加壓濾機(jī)多數(shù)采用間歇（過濾—洗滌—卸料—過濾）操作。7.5.2壓濾機(jī)壓濾機(jī)是在過濾介39（1)板框壓濾機(jī)

板框壓濾機(jī)，由交替排列的濾板和濾框構(gòu)成一組濾室。濾板的表面有溝槽，其凸出部位用以支撐濾布。濾框和濾板的邊角上有通孔，組裝后構(gòu)成完整的通道，能通入懸浮液、洗滌水和引出濾液。板、框兩側(cè)各有把手支托在橫梁上，由壓緊裝置壓緊板、框。板、框之間的濾布起密封的作用。由供料泵將懸浮液壓入濾室，在濾布上形成濾渣，直至充滿濾室。濾液穿過濾布并沿濾板溝槽流至板框邊角通道，集中排出。過濾完畢，可通入清洗滌水洗滌濾渣。洗滌后，有時(shí)還通入壓縮空氣，吹去剩余的洗滌液。隨后打開壓濾機(jī)卸除濾渣，清洗濾布，重新壓緊板、框，開始下一工作循環(huán)。（1)板框壓濾機(jī)板框壓濾機(jī)，由交替排列的濾40

板框壓濾機(jī)的操作順序?yàn)橹芷谛缘倪^濾-洗滌-吹風(fēng)(使濾餅干燥)-卸料。制造板框的材料有木材、鑄鐵、不銹鋼、塑料等，可根據(jù)過濾物料的腐蝕性能進(jìn)行選擇，常用塑料框。過濾介質(zhì)一般采用帆布。板框壓濾機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是過濾面積大，生產(chǎn)效率較高，濾液清晰，且易于檢查，管理簡(jiǎn)單，使用可靠。其缺點(diǎn)是拆卸頻繁，操作時(shí)勞動(dòng)條件差、強(qiáng)度大，濾布易損壞等。所以它僅適用于處理固體含量較少的懸浮液和間歇操作，在連續(xù)操作中，一般只用它進(jìn)行檢查過濾。板框壓濾機(jī)的操作順序?yàn)橹芷谛缘倪^濾-洗滌41（2）廂式隔膜壓濾機(jī)

為了克服普通板框壓濾機(jī)需用人工卸料和換洗濾布等缺點(diǎn)，近幾年來已開始研制和采用各種形式的自動(dòng)壓濾機(jī)。其主要區(qū)別在于：普通壓濾機(jī)的濾框是中空的方框，而自動(dòng)壓濾機(jī)的濾框(或稱濾腔)內(nèi)有隔板和壓榨隔膜，借以壓榨濾餅，普通壓濾機(jī)的濾布是分段的，每塊濾板上掛一塊，而自動(dòng)壓濾機(jī)的濾布是整塊的，來回曲折地繞在托輥上，穿插在板腔之間。此外還增加了一套拉開濾板和濾腔的裝置和濾布移動(dòng)、刷洗系統(tǒng)。自動(dòng)壓濾機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是：(1)自動(dòng)完成過濾、洗滌、壓榨、卸料、洗濾布等操作，消除了笨重的體力勞動(dòng)，改善了勞動(dòng)條件；(2)拆開、卸料、洗濾布、合攏壓緊等操作時(shí)間大大縮短，生產(chǎn)能力大大提高；(3)用隔膜壓干濾餅效率高，壓風(fēng)耗量小。濾餅含液量少，呈塊狀，易從濾布上脫落；(4)換濾布方便。因此，自動(dòng)壓濾機(jī)特別適用于需要頻繁卸料、刷洗濾布的過濾操作。（2）廂式隔膜壓濾機(jī)為了克服普通板框42（3)管式過濾機(jī)

管式過濾機(jī)是一個(gè)裝有若干個(gè)過濾元件的圓筒形容器，過濾元件是外套過濾介質(zhì)的多孔管，過濾介質(zhì)可以是濾布，或者是硅藻土助濾層。需要過濾的溶液加壓輸入這個(gè)圓筒形容器，濾液穿過濾布進(jìn)入多孔管內(nèi)，通過排液管排出；留在過濾介質(zhì)上的濾餅用反吹方法卸料，由圓筒形容器底部排出。管式過濾器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，濾布更換困難，使用周期較短，主要用于含少量細(xì)顆粒的溶液過濾。25m2的管式過濾器，1968年在上饒鈾礦開始用于濃密機(jī)溢流進(jìn)萃取工序前的檢查過濾，在應(yīng)用過程中通過不斷改進(jìn)，采用硅藻土預(yù)涂、加壓過濾和反吹卸濾餅等操作，使濾液含固量低于5mg·L-1。（3)管式過濾機(jī)管式過濾機(jī)是一個(gè)裝有若437.3酸性溶液中沉淀鈾

浸出液經(jīng)離子交換或溶劑萃取處理后所得到的淋洗液或反萃取液，通常是鈾濃度較高的酸性溶液(其鈾濃度為幾至幾十g·L-1)，其中仍含有少量鐵、鋁、鉬、釩、磷等雜質(zhì)。生產(chǎn)上通常采用加堿(氨水、氫氧化鈉、石灰或氧化鎂)中和的辦法，從酸性溶液中沉淀鈾，以制取鈾的化學(xué)濃縮物或純的重鈾酸銨。7.3酸性溶液中沉淀鈾浸出液經(jīng)離子交44

酸性溶液中六價(jià)鈾以鈾酰離子(UO22+)的形式存在。當(dāng)往溶液中加堿中和余酸，使pH值上升到2.3左右時(shí)，鈾酰離子便開始水解而沉淀;當(dāng)pH>6.5時(shí)，鈾則以重鈾酸鹽的形式全部沉淀出來。這時(shí)溶液中的大多數(shù)金屬雜質(zhì)(如鐵、鋁等)也隨鈾一起沉淀出來。幾種常見金屬的氫氧化物沉淀pH范圍列于表7-1?，F(xiàn)以氨水(NH3·H2O)中和硫酸鈾酰溶液為例，說明沉淀過程的主要化學(xué)反應(yīng)和影響因素。酸性溶液中六價(jià)鈾以鈾酰離子(UO22+45表7-1幾種常見金屬氫氧化物的沉淀pH值范圍氫氧化物pH值開始沉淀(離子初始濃度1mol·L-1)完全沉淀(殘留離子濃度＜10-6mol·L-1)開始溶解Fe(OH)3U(OH)4Th(OH)4UO2(OH)2Al(OH)3Cr(OH)3Cu(OH)2Zn(OH)2Fe(OH)2Mg(OH)2Ca(OH)21.631.702.502.283.583.804.215.806.628.7011.633.633.204.005.285.565.807.218.809.5211.7014.65－－－－＞11－－＞10－－－表7-1幾種常見金屬氫氧化物的沉淀pH值范圍氫氧化物pH值467.3.1沉淀過程的主要化學(xué)反應(yīng)酸堿中和：H2SO4+2NH4OH→(NH4)2SO4+H2O(7-13)鈾的沉淀：2UO2SO4+6NH4OH→(NH4)2U2O7↓+2(NH4)2SO4+3H2O(7-14)雜質(zhì)的沉淀：Fe2(SO4)3+6NH4OH→2Fe(OH)3↓+3(NH4)2SO4(7-15)Al2(SO4)3+6NH4OH→2Al(OH)3↓+3(NH4)2SO4(7-16)7.3.1沉淀過程的主要化學(xué)反應(yīng)477.3.2沉淀過程的影響因素

沉淀效果的好壞主要是從沉淀效率的高低和沉淀物顆粒的大小這兩方面來衡量的，而沉淀效果又取決于沉淀的pH值、溫度、時(shí)間、攪拌強(qiáng)度、原始溶液的組成以及沉淀劑的種類等一系列因素，沉淀?xiàng)l件的選擇是否恰當(dāng)，對(duì)于沉淀效率、沉淀物的質(zhì)量和物理性能有很大的影響。7.3.2沉淀過程的影響因素沉淀效48（1）pH值

pH值是影響沉淀效率和產(chǎn)品質(zhì)量的主要因素。當(dāng)沉淀最終pH值＜6.5時(shí)，鈾沉淀不完全，當(dāng)pH值＞8時(shí)，則不僅多消耗氨水，而且使沉淀漿體過濾速度變慢，所以生產(chǎn)上沉淀的最終pH值一般控制在7左右。氨水的加入速度對(duì)沉淀效果也有很大影響。若在一個(gè)槽子里加入氨水將溶液迅速地中和到pH=7，則容易造成局部過堿，沉淀顆粒很細(xì)。因此，生產(chǎn)上進(jìn)行間歇沉淀時(shí)，應(yīng)緩慢地加入氨水，使pH值逐漸升高到7。

（1）pH值49若在幾個(gè)串聯(lián)的槽子里進(jìn)行連續(xù)沉淀時(shí)，一般將氨水分幾個(gè)槽子加入，使pH值依次增高，直到最后一個(gè)槽子pH值達(dá)到7左右，這樣既便于控制調(diào)節(jié)，又有利于獲得顆粒較大的沉淀物。在分段控制pH值進(jìn)行連續(xù)沉淀時(shí)，各段pH值范圍選擇得適當(dāng)與否，對(duì)重鈾酸銨中硫酸根的含量有很大的影響。若在幾個(gè)串聯(lián)的槽子里進(jìn)行連續(xù)沉淀時(shí)，一般將氨水分幾個(gè)槽子加入50試驗(yàn)研究與生產(chǎn)實(shí)踐都表明，在pH=4～6的范圍內(nèi)易生成堿式硫酸鈾酰沉淀

[(UO2)2(OH)2SO4·4H2O]，其反應(yīng)如下：2UO2SO4+2NH3·H2O+4H2O→(UO2)2(OH)2SO4·4H2O+(NH4)2SO4(7-17)如果沉淀過程能避開這一范圍，則可使產(chǎn)品的SO42-含量顯著降低。例如，當(dāng)沉淀pH值按2～2.5，4.5～5和6.5～7三段控制時(shí)，產(chǎn)品中SO42-含量高達(dá)11～13％。如控制第二、三段pH值分別為6.5～6.8和6.8～7時(shí)，產(chǎn)品中SO42-含量則降為1～3％。另外，穩(wěn)定地控制各段pH值也是獲得粗顆粒沉淀的重要條件之一。生產(chǎn)上有的水冶廠采用分級(jí)沉淀法，即先用石灰將溶液中和到pH=3～3.5，沉淀出大部分鐵和硫酸根，過濾去除鐵鈣渣，然后再加堿將溶液pH值提高到7使鈾沉淀出來。這樣可以預(yù)先分離出大部分鐵和硫酸根及部分磷、釩等雜質(zhì)，降低化學(xué)濃縮物中的雜質(zhì)含量，提高產(chǎn)品中鈾的含量。但是這種方法需要增加一道沉淀和過濾操作，使流程更加繁瑣，所以很少采用。試驗(yàn)研究與生產(chǎn)實(shí)踐都表明，在pH=4～6的范圍內(nèi)易生成堿式硫51(2)溫度沉淀溫度太低時(shí)，漿體粘度大，沉淀物粒度小，沉降過濾速度慢。溫度太高時(shí)，蒸汽耗量大，氨的揮發(fā)損失也大，重鈾酸銨的溶解度也稍有增加。所以沉淀溫度應(yīng)選擇適當(dāng)，生產(chǎn)上一般控制在50～65℃。加熱方式可以采用直接蒸汽加熱，也可用夾套和蛇形管進(jìn)行間接加熱。(2)溫度52(3)時(shí)間

沉淀過程除進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)外，還有沉淀的生成和沉降，所以沉淀時(shí)間既取決于化學(xué)反應(yīng)速度，又取決于鈾從液相轉(zhuǎn)移到固相的擴(kuò)散速度，往往擴(kuò)散速度比化學(xué)反應(yīng)速度慢得多。生產(chǎn)上沉淀時(shí)間一般在2h以上。(3)時(shí)間53(4)攪拌強(qiáng)度攪拌的作用在于使溶液與沉淀劑混合均勻，避免局部過堿，加快擴(kuò)散過程的速度。攪拌強(qiáng)度太小，溶液和沉淀劑不能均勻地混合；攪拌強(qiáng)度太大，不僅多消耗動(dòng)力，而且容易打碎已長大的沉淀顆粒，所以攪拌強(qiáng)度應(yīng)選擇適當(dāng)。(4)攪拌強(qiáng)度54(5)原液的組成

原液中鈾的濃度越高，則沉淀劑的單位消耗越少，鈾的沉淀效率越高，產(chǎn)品的質(zhì)量也越好。如果溶液中含有能同鈾生成可溶性絡(luò)合物的陰離子(如氟離子等)，則會(huì)影響鈾的沉淀效率。為了節(jié)約化學(xué)試劑，生產(chǎn)上一般都盡可能地返回利用過濾后的沉淀母液，用以配制淋洗劑或反萃取劑。在一定返回比的范圍內(nèi)，沉淀母液返回越多，試劑節(jié)約也越多，淋洗效率或反萃取效率也越高。但是超出一定的限度時(shí)，由于某些陰離子的大量積累，會(huì)使淋洗效率或反萃取效率顯著下降。因此，沉淀母液的返回應(yīng)控制適當(dāng)?shù)谋壤祷乇鹊拇笮?yīng)通過實(shí)驗(yàn)來確定。(5)原液的組成55(6)沉淀劑沉淀劑的種類和質(zhì)量對(duì)沉淀效率、沉淀物的物理性能以及產(chǎn)品的質(zhì)量都有很大的影響。工業(yè)生產(chǎn)上，從酸性溶液中沉淀鈾可以采用的沉淀劑有氨(氨水或氣體氨)、燒堿、石灰或氧化鎂等。其中氨水應(yīng)用最為廣泛，因?yàn)樗鼉r(jià)廉易得、使用方便安全、控制容易，所得的重鈾酸銨經(jīng)煅燒后便分解，對(duì)后續(xù)加工毫無影響。氨水的不足之處是：氨含量一般只有20～25％，使用時(shí)會(huì)引進(jìn)大量水分，使溶液稀釋，體積增加；有時(shí)氨水中含有相當(dāng)數(shù)量的碳酸根，而碳酸根在中性介質(zhì)中能與鈾酰離子生成相當(dāng)穩(wěn)定而且易溶于水的三碳酸鈾酰絡(luò)離子[UO2(CO3)3]4-，因而影響鈾的沉淀效率。例如，當(dāng)氨水中碳酸根濃度約為10g·L-1時(shí)，沉淀母液的鈾含量可達(dá)30mg·L-1以上，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過規(guī)定的廢棄標(biāo)準(zhǔn)。(6)沉淀劑56

石灰和氧化鎂雖然價(jià)廉易得，而且沉淀時(shí)可以獲得顆粒大、易過濾的沉淀物，但其固液反應(yīng)速度較慢，使化學(xué)濃縮物中易混有未反應(yīng)完的石灰或氧化鎂，降低鈾的品位，因此它們僅適用于沉淀粗濃縮物。氫氧化鈉價(jià)格貴、腐蝕性較強(qiáng)、操作不安全、保存不方便，易吸收空氣中的水分和二氧化碳生成碳酸鈉而影響鈾的沉淀，而且易生成粘性泥狀產(chǎn)物，給過濾帶來較大困難。但是由于目前尚未找到更合適的沉淀劑，不論從酸性溶液中沉淀鈾還是從堿性溶液中沉淀鈾，它都是常用的一種沉淀劑。石灰和氧化鎂雖然價(jià)廉易得，而且沉淀時(shí)可577.4堿性溶液中沉淀鈾

堿浸液、離子交換過程的碳酸鈉淋洗液和溶劑萃取過程的Na2CO3反萃取液，比相應(yīng)的酸性溶液雜質(zhì)含量要低得多，從這些堿性溶液中沉淀鈾的工業(yè)方法主要有兩種：堿分解法(加入氫氧化鈉直接沉淀出重鈾酸鈉)和酸分解法(加酸酸化破壞碳酸根，然后加堿中和，沉淀出重鈾酸鹽)。此外，有的鈾工廠在處理鉀釩型礦石時(shí)，曾采用過生成釩酸鈾酰鈉(NaUO2VO4·nH2O)的方法。7.4堿性溶液中沉淀鈾堿浸液、離子587.4.1堿分解法在含有過剩Na2CO3和NaHCO3的堿性溶液中，六價(jià)鈾以三碳酸鈾酰鈉([Na4UO2(CO3)3])的形式存在。當(dāng)把氫氧化鈉加入含鈾碳酸鹽溶液時(shí)，氧氧化鈉首先與NaHCO3發(fā)生如下反應(yīng)而使溶液pH值上升，反應(yīng)式為：NaHCO3+NaOH→Na2CO3+H2O

(7-18)如加入過量的氫氧化鈉使溶液pH值大于12時(shí)，溶液中的三碳酸鈾酰鈉便分解生成重鈾酸鈉沉淀，其反應(yīng)式為：2Na4[UO2(CO3)3]+6NaOH→Na2U2O7↓+6Na2CO3+3H2O(7-19)7.4.1堿分解法59

從含鈾3g·L-1或更高的堿性溶液中沉淀鈾時(shí)，氫氧化鈉一般過量5～6g·L-1，有時(shí)為了提高鈾的沉淀效率，氫氧化鈉過量可達(dá)20g·L-1左右。由于三碳酸鈾酰絡(luò)離子([UO2(CO3)3]4-)相當(dāng)穩(wěn)定，用堿分解法要使鈾完全沉淀比較困難，所以沉淀母液中鈾的剩余濃度比較高(約0.1g·L-1)。但因母液經(jīng)碳酸化后可返回作溶浸劑，故鈾的回收率并不受影響。為了提高鈾的沉淀效率，也可以在沉淀鈾之前，先使溶液與返回的黃餅混合，以增加溶解的鈾量，然后再加氫氧化鈉沉淀出黃餅。從含鈾3g·L-1或更高的堿性溶液中沉60

釩對(duì)鈾的沉淀有強(qiáng)烈的抑制作用，當(dāng)溶液中含有2～3g·L-1V2O5時(shí)，鈾便沉淀不下來。這時(shí)需在沉淀鈾之前預(yù)先去除釩，或者采用其他方法回收鈾。溫度也是影響碳酸鹽溶液堿法分解的一個(gè)重要因素，它不僅影響鈾的沉淀效率，而且影響產(chǎn)品的物理性能。溫度低時(shí)，鈾沉淀比較完全，但生成的沉淀物顆粒小，難過濾洗滌，影響產(chǎn)品的純度。所以堿分解過程通常是在加熱條件下(70～90℃)進(jìn)行的。但沉淀溫度不宜過高，否則會(huì)影響鈾的沉淀效率。釩對(duì)鈾的沉淀有強(qiáng)烈的抑制作用，當(dāng)溶液中含61堿分解法的最大優(yōu)點(diǎn)是母液可以再生循環(huán)使用。因?yàn)閴A分解時(shí)，溶液中含有碳酸鈉和過剩的氫氧化鈉，可利用煙道氣中的CO2中和母液中過量的NaOH生成碳酸鈉，并將母液中的部分碳酸鈉轉(zhuǎn)化成碳酸氫鈉，其反應(yīng)式如下：2NaOH+CO2

→Na2CO3+H2O(7-20)Na2CO3+CO2+H2O→2NaHCO3

(7-21)碳化后只要補(bǔ)加適量的Na2CO3和NaHCO3便可返回浸出。但是，堿分解法僅適用于鈾濃度較高(U>2.5g·L-1)，而Na2CO3、NaHCO3濃度不高以及釩濃度較低的堿性溶液。堿分解法的最大優(yōu)點(diǎn)是母液可以再生循環(huán)使用。因?yàn)閴A分解時(shí)，溶液627.4.2酸分解法用硫酸將含鈾堿性溶液酸化到pH=3～4時(shí)，碳酸鈉、碳酸氫鈉和三碳酸鈾酰鈉都發(fā)生分解，反應(yīng)式如下：Na2CO3+H2SO4→Na2SO4+H2O+CO2↑

(7-22)2NaHCO3+H2SO4→Na2SO4+2H2O+2CO2↑

(7-23)Na4[UO2(CO3)3]+3H2SO4→UO2SO4+2Na2SO4+3H2O+3CO2↑(7-24)7.4.2酸分解法63

加熱并煮沸溶液，趕走CO2，然后用氨水、氫氧化鈉或氧化鎂中和到pH=6.5～7.0，便沉淀出重鈾酸鹽。酸分解過程可采用間歇操作，也可以采用連續(xù)操作。分解過程的pH值、溫度和時(shí)間等工藝參數(shù)對(duì)于不同的操作過程可以有所不同。一般先是酸化到pH=3左右，在70～80℃的溫度下煮沸1～2h，然后加堿中和到pH=7左右，在80℃左右的溫度下攪拌2h，即完成沉淀。加熱并煮沸溶液，趕走CO2，然后用氨水64

酸分解法可以定量地回收鈾，但是堿性溶液中原有的鐵、鋁等雜質(zhì)也隨鈾大量沉淀下來。采用酸分解法不僅碳酸鈉和碳酸氫鈉要用酸全部破壞，而且酸化后的溶液又要用堿來中和，因而試劑消耗很大。所以，酸分解法僅適用于處理鈾濃度較高的堿性溶液(如碳酸鈉的反萃取液)，因?yàn)檫@時(shí)鈾的回收比堿性試劑的回收和循環(huán)使用更為重要。酸分解法可以定量地回收鈾，但是堿性溶液65從堿性淋洗液中回收鈾時(shí)，也有采用酸分解-過氧化氫沉淀法，即先用硫酸將堿性淋洗液酸化到pH=2，加熱破壞剩余的碳酸鹽，然后加入過氧化氫沉淀出過氧化鈾，其反應(yīng)式如下：UO22++H2O2+nH2O→UO4·nH2O↓+2H+(7-25)隨著反應(yīng)的進(jìn)行，攪拌10min，然后用氨調(diào)整pH=3～4，再攪拌1h左右，進(jìn)行過濾、洗滌、干燥，便得到過氧化鈾產(chǎn)品。該法的優(yōu)點(diǎn)是產(chǎn)品質(zhì)量好，鈾含量高(72～76％)，釩、鉬、鉀、鈉、鐵、SO42-和CO等雜質(zhì)含量低，密度大(比氨沉淀法大約1.25倍)，易過濾、洗滌、干燥，沉淀母液鈾含量低(≤2mg·L-1)，以及操作方便、控制容易等。缺點(diǎn)是沉淀劑過氧化氫比較貴，使其應(yīng)用受到限制。從堿性淋洗液中回收鈾時(shí)，也有采用酸分解-過氧化氫沉淀法，即先667.5沉淀物的過濾和過濾設(shè)備

過濾是一種分離懸浮液中固體顆粒的有效方法。過濾是采用多孔隙的介質(zhì)（即過濾介質(zhì)，例如：濾布）進(jìn)行固-液分離的方法，在過濾介質(zhì)兩邊的壓力差作用下，液體通過過濾介質(zhì)成為濾液（清液），全部固體顆粒被截留在過濾介質(zhì)上成為濾餅。過濾可以得到含水較低的濾餅和不含固體的濾液。與其它固液分離方法比較，過濾不能按固體顆粒的粒度分級(jí)，但是消耗能量比較低。由于過濾介質(zhì)的孔隙容易被固體細(xì)顆粒阻塞，因此過濾方法比較適合固體顆粒的粒度較大或固體含量較低的漿體。7.5沉淀物的過濾和過濾設(shè)備過濾是一67

由于懸浮液中固體顆粒大小不一，在大多數(shù)情況下，過濾介質(zhì)不能完全阻止細(xì)小微粒通過，故在過濾開始時(shí)濾液往往呈渾濁狀。但是小于濾孔的微粒在濾孔中會(huì)發(fā)生“架橋”現(xiàn)象，因而在過濾一段時(shí)間后，它們能將細(xì)小微粒截住，只讓液體通過而得到清液。事實(shí)上，在用濾布作介質(zhì)時(shí)，逐漸增厚的濾餅將起到超過濾介質(zhì)的作用。常用的過濾介質(zhì)有帆布、斜紋布、毛織的呢絨以及合成纖維布等。濾布的選擇應(yīng)根據(jù)懸浮液的性質(zhì)，如其中固體顆粒的大小、液體的腐蝕性以及操作溫度等確定。由于懸浮液中固體顆粒大小不一，在大多數(shù)68過濾的方法可以分為：（1）重力過濾，即深層濾床過濾。采用沉降的固體顆粒作為過濾介質(zhì)，形成濾床或?yàn)V層，例如：砂濾，被過濾的固液混合物中的固體顆粒沉積在粒狀濾料床的內(nèi)部。這種方法對(duì)于溶液中固體顆粒小而少（固體含量小于1000mg·L-1）的濾液比較合適。（2）真空過濾。

采用真空泵造成過濾介質(zhì)（例如：濾布）兩邊的壓力差進(jìn)行過濾，適用于液固比小而固體顆粒較細(xì)的漿體。

過濾的方法可以分為：69

（3）加壓過濾。采用高壓空氣造成過濾介質(zhì)（例如：濾布）兩邊的壓力差進(jìn)行過濾。由于過濾過程對(duì)濾餅有壓榨作用，可以得到含水較低的濾餅。這種方法對(duì)固體顆粒較細(xì)，粘而難過濾的物料比較合適。（4）離心過濾。

利用離心力造成過濾介質(zhì)（例如：濾布）兩邊的壓力差進(jìn)行過濾。離心過濾的推動(dòng)力強(qiáng)，分離速度比較快。

（3）加壓過濾。70

過濾設(shè)備種類很多，有板框壓濾機(jī)、廂式隔膜壓濾機(jī)、帶式過濾機(jī)和圓筒真空過濾機(jī)等，鈾工業(yè)常用的過濾設(shè)備是板框壓濾機(jī)和圓筒真空過濾機(jī)。對(duì)于浸出礦漿的過濾，一般采用真空過濾的過濾機(jī)。對(duì)于鈾產(chǎn)品（黃餅）的過濾，一般采用加壓過濾的過濾機(jī)，例如：板框壓濾機(jī)；也可以采用離心過濾的過濾機(jī)。對(duì)于沉降性能較差的沉淀漿體，過濾前可加入適當(dāng)量的絮凝劑，但是要避免絮團(tuán)吸附水量過多，造成濾餅含水量增加。過濾設(shè)備種類很多，有板框壓濾機(jī)、廂式隔膜717.5.1真空過濾機(jī)

筒型（轉(zhuǎn)鼓）過濾機(jī)、盤式過濾機(jī)和水平帶式過濾機(jī)。轉(zhuǎn)鼓過濾機(jī)該機(jī)已經(jīng)大量用于鈾礦加工，不僅在堿法浸出工廠用于浸出渣的過濾和洗滌，而且也用于酸法浸出流程，特別是用于CCD系統(tǒng)的末段濃密機(jī)的底流脫水或兩段浸出過程級(jí)間的固液分離。轉(zhuǎn)鼓過濾機(jī)是一個(gè)安裝濾布的圓柱形轉(zhuǎn)鼓，在轉(zhuǎn)鼓的不同部分分別進(jìn)行礦漿過濾、脫水成餅、洗滌和卸濾餅的操作。轉(zhuǎn)鼓的25~50%浸沒在礦漿槽中，利用鼓內(nèi)的真空度不斷抽吸懸浮固體的礦漿進(jìn)行過濾。轉(zhuǎn)鼓過濾機(jī)按濾布安裝位置可以分為外濾式和內(nèi)濾式，內(nèi)濾式轉(zhuǎn)鼓過濾機(jī)可以借助礦石顆粒的沉降作用，適用于沉降性能好的礦漿，但是結(jié)構(gòu)復(fù)雜、更換濾布十分麻煩。

7.5.1真空過濾機(jī)筒型（轉(zhuǎn)鼓）過濾機(jī)、盤72

外濾式轉(zhuǎn)鼓過濾機(jī)按濾餅卸料方式可以分為刮刀式、折帶式和繩帶式。在鈾工業(yè)中使用的外濾式轉(zhuǎn)鼓過濾機(jī)多數(shù)為刮刀卸料。外濾式轉(zhuǎn)鼓過濾機(jī)的處理量可達(dá)3~5t·m-2·d-1，最大的外濾式轉(zhuǎn)鼓過濾機(jī)的轉(zhuǎn)鼓直徑為3.35m，長度為5m，過濾面積50m2。但是，它不適合過濾泥質(zhì)礦漿，這是因?yàn)榧?xì)泥容易堵塞孔隙，造成處理量下降，如果過濾機(jī)在固定的過濾時(shí)間內(nèi)形成的濾餅層厚度小于5mm，則難以卸料。外濾式轉(zhuǎn)鼓過濾機(jī)按濾餅卸料方式可以分為73圓筒過濾機(jī)圓筒真空過濾機(jī)的主要部件是回轉(zhuǎn)圓筒，筒的表面有許多孔眼，外面包有濾布。圓筒置于濾漿槽內(nèi)，下半部浸于濾漿中，上半部露于槽外。槽內(nèi)有攪拌器使濾漿攪拌均勻，不讓懸浮固體沉于槽底。轉(zhuǎn)筒內(nèi)部隔成若干彼此互不相通的扇形格子。圓筒轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，這些扇形格子通過稱為分配頭的專門機(jī)構(gòu)，分別與真空管線、洗滌水管線、壓縮空氣管線等接通或斷開，從而達(dá)到抽吸濾液、吸干濾液、吹松濾餅和洗滌濾布等目的。圓筒過濾機(jī)74

過濾操作過程一般分五個(gè)區(qū)域，即過濾、吸干、洗滌、吹松和濾布洗凈。當(dāng)圓筒轉(zhuǎn)至過濾區(qū)時(shí)，圓筒內(nèi)部的扇形格子與真空相連，濾液通過轉(zhuǎn)筒上的濾布被吸入排液管而排出。當(dāng)圓筒轉(zhuǎn)至吸干區(qū)時(shí)，扇形格子內(nèi)仍為負(fù)壓，將濾餅內(nèi)剩余的濾液吸干。然后圓筒轉(zhuǎn)至洗滌區(qū)，這時(shí)洗滌水噴灑在濾餅上進(jìn)行洗滌，在真空作用下被吸入格子室，經(jīng)排出管排出。當(dāng)圓筒轉(zhuǎn)至吹松區(qū)時(shí)，扇形格子與壓縮空氣相通，將濾餅吹松以便于卸料。當(dāng)圓筒轉(zhuǎn)到刮刀處，濾餅便被刮落。最后圓筒轉(zhuǎn)到濾布洗凈區(qū)，把壓縮空氣或蒸汽通入扇形格子內(nèi)將濾布洗凈，使其復(fù)原。

過濾操作過程一般分五個(gè)區(qū)域，即過濾75圓筒真空過濾機(jī)的給料濃度不能太稀，否則過濾效率很差。所以沉淀漿體在過濾前需進(jìn)行濃密。濃密機(jī)的溢流用板框壓濾機(jī)進(jìn)行檢查過濾，有時(shí)還用過濾機(jī)進(jìn)行第二次檢查過濾，以防止極細(xì)的鈾沉淀物的損失。濃密機(jī)的底流借助于空氣提升器或隔膜泵抽至圓筒真空過濾機(jī)。圓筒真空過濾機(jī)的材質(zhì)根據(jù)過濾物料的腐蝕性能進(jìn)行選擇，例如在硫酸銨介質(zhì)中可采用鋼板襯膠，濾布可用毛織細(xì)呢或人造纖維。圓筒真空過濾機(jī)的給料濃度不能太稀，否則過濾效率很差。所以沉淀76盤式過濾機(jī)盤式過濾機(jī)是由固定在中心轉(zhuǎn)動(dòng)軸上的圓形過濾盤（可以多達(dá)15個(gè)）構(gòu)成，每個(gè)圓盤由8~30個(gè)餅形盤組成，餅形盤數(shù)量取決于過濾機(jī)的直徑。盤式過濾機(jī)按圓盤的安置方式分為立盤式和水平盤式兩種，目前最大的立盤式過濾機(jī)的過濾面積達(dá)到200m2。立盤式過濾機(jī)的濾餅不能進(jìn)行盤上洗滌，只能采用稀釋洗滌的方法洗滌濾餅。水平盤式過濾機(jī)占地面積比較大。盤式過濾機(jī)77水平帶式過濾機(jī)

在早期的鈾礦加工廠中浸出礦漿的過濾主要采用轉(zhuǎn)鼓或盤式過濾機(jī)，但是由于洗滌效果差，到20世紀(jì)60年代后期，在歐洲特別是法國開始研制水平帶式過濾機(jī)。20世紀(jì)70